[发明专利]一种数字电磁式超声煎药装置及煎药方法

权利要求书

1.一种数字电磁式超声煎药装置，包括用于放置药材的壳体和位于壳体底部的电磁加热装置，其特征在于还包括功率超声发射模块、温度测控模块、主控单元、煎药装置、检测模块、无线通信模块和数据中心；其中主控单元分别与功率超声发射模块、温度测控模块、检测模块连接，主控单元通过无线通信模块与数据中心连接；主控单元控制功率超声发射模块发射超声的强度，并接收由接收温度测控模块发送过来的温度数据以及由检测模块发送过来的超声传播时间数据，主控单元将数据通过无线通信模块发送到数据中心；数据中心存储了各种已经煎煮好的中药药汁中的超声传播时间、药汁温度及药汁浓度关系的经验曲线数据，数据中心根据接收到的数据反演出相应药汁的浓度。

2.根据权利要求1所述的数字电磁式超声煎药装置，其特征在于温度测控模块包括温度传感器和温度控制电路，温度传感器位于壳体内部，温度控制电路与电磁加热装置连接，温度传感器将测量结果直接输出数字信号，温度控制电路控制电磁加热的温度。

3.根据权利要求1所述的数字电磁式超声煎药装置，其特征在于所述功率超声发射模块包括发射电路和超声阵列换能器；超声阵列换能器接收由发射电路发送的脉冲信号后发出功率超声作用于壳体中的药材混合物，并利用相控阵实现超声声束的聚焦。

4.根据权利要求1所述的数字电磁式超声煎药装置，其特征在于所述检测模块包括顺次连接的检测超声发射电路、超声收发换能器阵列、放大整形电路、过零检测电路和计数器；超声发射电路通过超声收发换能器阵列发射检测超声，反射回波由同一超声收发换能器阵列接收，经过放大整形电路后接入过零检测电路，通过计数器记录回波过零的个数，推算出声波在药汁中的传播时间。

5.根据权利要求1所述的数字电磁式超声煎药装置，其特征在于所述超声收发换能器阵列位于壳体内底部且位于电磁加热装置上方；所述壳体内顶部涂有声反射率为0.8~0.9 的反射材料。

6.根据权利要求1~5任一项所述的数字电磁式超声煎药装置，其特征在于所述数据中心包括计算机平台，计算机存储有各种不同中药药汁超声传播时间、温度和浓度曲面数据。

7.一种数字电磁式超声煎药方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：在数据中心中添加一个数据库，里面存有针对已经煎煮好的各种不同药材溶液的超声传播时间、药汁温度和药汁浓度的经验数据；

步骤2：把已经浸泡好的中药药材放到煎药装置中，往煎药装置加入已经经过高温消毒处理的饮用水；

步骤3：使用者通过数据中心查看相应的药汁经验数据，判断出超声煎煮中药所需的最佳温度，然后依此设定加热温度，启动煎药装置，电磁加热装置开始对中药溶液加热，同时功率超声发射模块的功率超声阵列换能器对中药溶液发射功率超声，温度测控模块控制电磁加热的温度并实时将溶液的温度数据传送到主控单元；

步骤4：当温度达到预设的加热温度时，检测模块自动开始工作；检测模块通过超声收发换能器阵列发射检测超声，获得超声在溶液中的超声传播时间数据；

步骤5：主控单元接收温度测控模块所发送过来的温度数据以及由检测模块发送过来的超声传播时间数据，并通过无线通信模块将数据传给数据中心；

步骤6：数据中心将接收到的超声传播时间、药汁温度数据与存储在数据库中的数据比较，判定出药汁的即时浓度；若药汁浓度已达到煎煮好的程度，则通过无线通信模块发送停止信号到主控单元，煎药装置停止煎煮。

8.根据权利要求7所述一种数字电磁式超声煎药方法，其特征在于步骤1所述数据库是经过对已知药汁浓度的训练样本进行训练所得，具体包括

步骤1.1：采用多次测量取平均值的方法获取超声信号在药汁样本溶液中的传播时间和药汁的温度；

步骤1.2：将测量数据拟合成“超声传播时间－药汁温度－药汁浓度”曲线；

步骤1.3：将不同药汁样本溶液的“超声传播时间－药汁温度－药汁浓度”曲线数据存入数据库中。

9.根据权利要求8所述一种数字电磁式超声煎药方法，其特征在于步骤3中功率超声阵列换能器采用了超声相控阵波束成形方式，在发射功率超声时，通过调节换能器阵列中每个换能器发射信号的相位延迟，使超声声束指向需要加热的部位。

10.根据权利要求8所述一种数字电磁式超声煎药方法，其特征在于步骤4中，超声收发换能器阵列采用了超声相控阵波束成形方式，在发射检测超声时，通过相位延迟，改变超声声束的聚焦方向，使检测超声垂直发射。